Современные методы анализа риска аварий и пожаров на опасных химических объектах

Объектом исследования является фармацевтическое производство, на котором располагается цех с сушильной установкой. Данная установка – аэрофонтанная сушилка, предназначена для сушки пара-нитробензойной кислоты на производстве. Готовый продукт способен образовывать пылевоздушную, взрывоопасную смесь. В случае взрыва это может привести к непоправимым последствиям на предприятии.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 19

1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ РИСКОВ ……………………………………………. 21

1.1. Методы идентификации риска ………………………………………………………….. 21

1.1.1. Мозговой штурм …………………………………………………………………………. 21

1.2. Метод качественной оценки риска ……………………………………………………. 21

1.3. Анализ рисков ………………………………………………………………………………….. 22

1.3.1. Низкое воздействие, низкая вероятность …………………………………….. 23

1.3.2. Высокое воздействие, высокая вероятность ………………………………… 23

1.3.3. Низкое воздействие, высокая вероятность …………………………………… 23

1.3.4. Высокое воздействие, низкая вероятность …………………………………… 23

1.4. Методы количественного анализа рисков …………………………………………. 24

1.4.1. Деревья событий…………………………………………………………………………. 24

1.5. Снижение рисков ……………………………………………………………………………… 24

1.5.1. Планирование смягчения риска …………………………………………………… 24

1.5.2. Реагирование на риски и инструменты смягчения ……………………….. 25

1.5.3. Устранение рисков ……………………………………………………………………… 25

1.5.4. Контроль рисков …………………………………………………………………………. 25

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СУШКИ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ
ПРЕПАРАТОВ ……………………………………………………………………………………………. 26

2.1. Механизм сушки ………………………………………………………………………………. 28

2.2. Типы сушильных аппаратов ……………………………………………………………… 31
2.3. Эффективность сушки ……………………………………………………………………… 33

2.4. Заключительные замечания ………………………………………………………………. 33

2.5. Технологическая схема процесса производства ………………………………… 34

2.6. Меры безопасности для эксплуатации оборудования ………………………… 35

3. ПЫЛЕОБРАЗУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ КАК ФАКТОР РИСКА …………………. 37

3.1. Определения и параметры ………………………………………………………………… 39

3.2. Меры по защите от взрыва пыли ………………………………………………………. 41

3.2.1. Взрывозащита путем предотвращения взрывоопасной атмосферы . 41

3.2.2. Предотвращение взрыва путем исключения источников
воспламенения ……………………………………………………………………………………….. 41

3.2.3. Конструктивная защита от взрыва ………………………………………………. 42

3.2.4. Классификация зон риска для взрыва пыли …………………………………. 43

3.3. Методы защиты от взрыва пыли …………………………………………………….. 43

3.4. Характеристики пылевых взрывов ……………………………………………………. 47

3.4.1. Взрывчатые концентрации ………………………………………………………….. 47

3.4.2. Зажигание пыли ………………………………………………………………………….. 47

3.4.3. Воздействие пылевого взрыва …………………………………………………….. 47

4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ …………………. 49

4.1. Расчет критических условий для отложений горючих материалов …….. 50

4.1.1. Расчёт кинетических параметров реакции окисления ………………….. 50

4.1.2. Расчёт критической температуры ………………………………………………… 53

4.1.3. Пример расчета критического размера ………………………………………… 55

4.1.4. Пример расчета времени индукции ……………………………………………… 57
4.1.5. Расчет критической температуры нагретой поверхности
оборудования для отложений веществ ……………………………………………………. 59

4.1.6. Расчет критической температуры нагрева тепловой изоляции
технологического трубопровода …………………………………………………………….. 61

4.1.7. Расчет критического размера отложений вещества на нагретой
поверхности оборудования …………………………………………………………………….. 64

4.1.8. Расчет критической температуры для отложений веществ в
технологическом оборудовании ……………………………………………………………… 66

5. СТРУКТУРНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РАСЧЁТА ФИЗИКО-
ХИМИЧЕСКИХ ДАННЫХ ………………………………………………………………………….. 71

6. РАСЧЁТ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ …………………………………. 73

7. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 76

7.1. Предпроектный анализ …………………………………………………………………….. 77

7.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 77

7.2. Анализ конкурентных технических решений с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………. 77

7.3. Технология QuaD ……………………………………………………………………………… 79

7.3.1. SWOT-анализ ……………………………………………………………………………… 80

7.4. Планирование научно-исследовательских работ структура работ в
рамках научного исследования………………………………………………………………….. 82

7.5. Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………. 83

7.6. Разработка графика проведения научного исследования …………………… 84

7.7. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………… 87

7.8. Расчет материальных затрат НТИ……………………………………………………… 87
7.9. Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………………. 87

7.10. Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………… 88

7.11. Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………… 89

7.12. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………. 89

7.13. Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 90

7.14. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта . 90

7.15. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования …… 91

8. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………….. 94

8.1. Производственная безопасность ………………………………………………………. 95

8.1.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов……………. 95

8.1.2. Опасность взрыва ……………………………………………………………………….. 96

8.1.3. Защитные меры от взрыва …………………………………………………………… 97

8.1.4. Опасность пожара ………………………………………………………………………. 97

8.1.5. Поражение электрическим током ………………………………………………… 98

8.1.6. Химические факторы ………………………………………………………………… 101

8.1.7. Термический ожог …………………………………………………………………….. 102

8.1.9. Воздухообмен …………………………………………………………………………… 104

8.1.10. Шум …………………………………………………………………………………………. 104

8.1.11. Освещение ………………………………………………………………………………… 106

8.2. Экологическая безопасность ………………………………………………………….. 106
8.2.1. Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую
среду 106

8.2.2. Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……….. 107

8.2.3. Твёрдые бытовые отходы …………………………………………………………. 107

8.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 108

8.3.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ……………………………………………………………………………………….. 108

8.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………… 115

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ …………………………………………………………………………. 119

Приложение A …………………………………………………………………………………………… 120

RISK ANALYSIS ……………………………………………………………………………………….. 121

Methods of risk identification ………………………………………………………………….. 121

Methods of qualitative risk assessment …………………………………………………….. 124

Methods of quantitative risk analysis ……………………………………………………….. 124

Dust risks………………………………………………………………………………………………. 129

Dust hazard reduction …………………………………………………………………………….. 131

Приложение 1 ……………………………………………………………………………………………. 133

Целью магистерской диссертации было проведение анализа риска на
опасном химическом объекте, фармацевтическом производственном цеху.
1) Проведённый анализ опасностей действующего производства,
выявил наиболее возможные ЧС для объекта. Ими являются пожар и взрыв.
2) Проведённый расчёт зон поражения от ударной волны, в случае
взрыва на объекте установил:
 Радиус зоны полных разрушений (∆PФ =50 КПА) – 11,8 м.
 Радиус зоны сильных разрушений (∆PФ =30 КПА) – 15,9 м.
 Радиус зоны средних разрушений (∆PФ =20 КПА) – 20,42 м.
 Радиус зоны слабых разрушений (∆PФ =10 КПА) – 31,6 м.
Данные расчёты показывают, насколько опасен возможный взрыв на
объекте. В зоне полных разрушений находится само оборудование, и возможно
присутствие людей. В зоне сильных разрушений расположено сопутствующее
технологическому процессу оборудование и весовая комната, в которой
находится готовый продукт. В результате взрыва может возникнуть эффект
домино и существует вероятность создание одного мощного взрыва, который
приведёт к полному разрушению не только установки, но и всего
производственного цеха.
3) Были проведены расчёты критических условий для отложений
горючих материалов, в которые входят:
 Проведен расчёт кинетических параметров реакции окисления для
температур в диапазоне 80-120 Cо, с шагом в 10 Cо.
 Установлено, что критической температурой, превысив которую
транспортировка пара-нитробензойной кислоты в пневмотранспорте
представляет опасность самовозгорания является – -10 Cо.
 Расчёт критического размера слоя отложения при
транспортировании пара-нитробензойной кислоты в пневмотранспорте
составляет 0,31 мм. При достижении данного значения транспортировка
вещества в пневмотранспорте представляет опасность самовозгорания.
 Расчётное время индукции при транспортировке вещества,
составляет 13,44 час. Рекомендуется проводить чистку аппарата до достижения
данного предела времени.
 Расчёт критической температуры нагретой поверхности
оборудования для отложения вещества, которая составляет 171,35 Cо.
 Расчёт критической температуры нагрева тепловой изоляции
технологического трубопровода толщиной 1,5 см, которая составляет 147,85 Cо.
 Расчёт критического размера отложений вещества на нагретой
поверхности оборудования составляет 0,017 м.
 Расчёт критической температуры отложений веществ в
технологическом оборудовании, которая составляет 257,45 Cо.
4) На основе проведённых расчётов была сформирована структурно-
методическая схема получения расчётным методом физико-химических
свойств «химфармсубстанции» для формирования документов о безопасности и
документов технологического регламента производства;
5) Выполнен анализ экономической эффективности. Произведено
сегментирование рынка, результатом которого был выбор наиболее
перспективных сегментов. В результате анализа конкурентных технических
решений наиболее конкурентоспособным оказалось исполнение 2. Анализ
качества и перспективности данной разработки показал, что она является
перспективной, средневзвешенное значение показателя качества и
перспективности составило 68,6%.
В работе представлен перечень этапов и работ, а также распределены
исполнители. Исполнителями являются: научный руководитель и студент.
Проведён расчёт материальных затрат, минимальные затраты составили
1150 рублей (Исполнение 3). Проведён расчёт основной и дополнительной
заработной платы, отчислений во внебюджетные фонды и расчет накладных
расходов. По результатам расчетов сделан вывод о том, что минимальный
бюджет НТИ составил 59979,1 рубль (Исполнение 2).
Были рассчитаны интегральные финансовые показатели разработок,
интегральные показатели ресурсоэффективности и сравнительная
эффективность вариантов исполнения.
6) Рассмотрены характеристики объекта исследования и области его
применения, и различных факторов влияющих на рабочих, населения и
окружающую среду.
Проведён анализ выявленных вредных факторов при разработке и
эксплуатации проектируемого решения, а также анализ выявленных опасных
факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения.
Произведён анализ воздействия объекта на атмосферу, и разработаны
решения по обеспечению экологической безопасности.
Представлен и проанализирован перечень возможных ЧС на объекте
исследования, выбрана наиболее типичная ЧС для объекта, которой является
взрыв.
7) Предложены защитные мероприятия по снижению вероятности
взрыва аэровзвеси, и снижению последствий в случае его возникновения: